1能量量子化-【新教材】人教版高中物理必修練習(xí)

能量的量子化題號一二三總分得分一、單選題（本大題共10小題，共分）關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律敘述正確的有(????)A.隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加

B.隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動

C.黑體輻射的強度與波長無關(guān)

D.黑體輻射無任何實驗規(guī)律【答案】A【解析】略

下列敘述錯誤的是(????)A.一切物體都在輻射電磁波

B.一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)

C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)

D.黑體雖然不反射電磁波，但卻可以向外輻射電磁波【答案】B【解析】略

對黑體輻射電磁波的波長分布的影響因素是(????)A.溫度 B.材料 C.表面狀況 D.以上都正確【答案】A【解析】略

已知某單色光的波長為λ，在真空中的光速為c，普朗克常量為h，則該單色光的能量子為(????)A.hcλ B.hλc C.hλ【答案】A【解析】解：1個光子的能量E=hν，其中ν為光子的頻率，而光速c=λν，故一個光子的能量：

E=hcλ，故A正確，BCD錯誤；

故選：A．

根據(jù)E=hν可以求一個光子的能量，而根據(jù)c=λν可以求出一個光子的能量用h、c、λ的表達式．

關(guān)于對黑體的認識，下列說法正確的是A.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的

B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)

C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無關(guān)

D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體【答案】C【解析】【分析】

能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)。

本題考查黑體和黑體輻射。

【解答】

A.能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體，所以黑體不一定是黑色的，故A錯誤；

BC.一般物體除去與溫度有關(guān)外，還和物體的材料及表面狀態(tài)有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯誤，C正確；

D.如果在一個空腔上開一個小孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個小孔就成了一個絕對的黑體，故D錯誤。

故選C。

以下說法正確的是(????)A.氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子電勢能增大，原子能量減小

B.紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的個數(shù)增多，光電子的最大初動能增大

C.氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同的頻率的光，它的光譜是連續(xù)譜

D.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的高速電子流【答案】D【解析】【分析】

庫侖力對電子做負功，所以動能變小，電勢能變大(動能轉(zhuǎn)為電勢能)，因為吸收了光子，總能量變大；根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件，可知，光電子的最大初動能與入射頻率有關(guān)，與入射的強度無關(guān)；根據(jù)連續(xù)光譜與特征光譜的不同；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，即可求解。

本題需要理解原子躍遷的能量變化，同時掌握電子躍遷過程中，動能與電勢能及總能量是如何變化等知識點，注意核外電子的動能、電勢能和能量與軌道半徑的關(guān)系，掌握天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)的物理意義，及影響光電子的最大初動能的因素。

【解答】

A、根據(jù)波爾理論可知，核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，氫原子的電勢能增大，核外電子遵循：ke2r2=mv2r，據(jù)此可知電子的動能減??；再據(jù)能級與半徑的關(guān)系可知，原子的能量隨半徑的增大而增大。故A錯誤；

B、據(jù)光電效應(yīng)可知，紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當增大紫外線的照射強度時，即光子個數(shù)增多，所以從鋅板表面逸出的光電子的個數(shù)越多，但光電子的最大初動能不變。故B錯誤；

C、光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，是特征譜線，但它的光譜不是連續(xù)譜，故C錯誤；

D、天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到A.Hα對應(yīng)的前后能級之差最小

B.同一介質(zhì)對Hα的折射率最大

C.同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大

D.用H【答案】A【解析】解：A、四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，在真空中的波長由長到短，根據(jù)ν=cλ，可知，四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，的頻率是由低到高；那么它們的能量也是由小到大，

而△E=Em-En=hν，則Hα對應(yīng)的前后能級之差最小，故A正確；

B、當在同一介質(zhì)，由于Hδ，頻率最大，那么其的折射率也最大，而對Hα的折射率最小，故B錯誤；

C、在同一介質(zhì)中，Hδ的折射率最大，由v=cn，可知，其傳播速度最小，故C錯誤；

D處于n=3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時，輻射光的頻率有(????)A.1種 B.2種 C.3種 D.4種【答案】C【解析】【分析】

能級間躍遷時，輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，然后結(jié)合玻爾理論分析即可。

解決本題的關(guān)鍵知道光電效應(yīng)的條件以及知道能級間躍遷時輻射或吸收的光子能量等于兩能級間的能級差。

【解答】

一群處于n=3能級的大量氫原子躍遷時，輻射的光的頻率有：N=Cn2=nn-12=3種，故C如圖甲所示為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜。已知譜線a是氫原子從n=4的能級躍遷到n=2的能級時的輻射光，則譜線b是氫原子(

)A.從n=5的能級躍遷到n=2的能級時的輻射光

B.從n=5的能級躍遷到n=3的能級時的輻射光

C.從n=4的能級躍遷到n=3的能級時的輻射光

D.從n=3的能級躍遷到n=2的能級時的輻射光【答案】A【解析】【分析】

解決本題的關(guān)鍵知道能級差與光子頻率的關(guān)系，以及知道光子頻率大小與波長大小的關(guān)系。

氫原子能級躍遷時，兩能級間的能級差越大，輻射的光子能量越大，則光子頻率越大，波長越小。

【解答】

譜線a是氫原子從n=4的能級躍遷到n=2的能級時的輻射光，波長大于譜線b，所以a光的光子頻率小于b光的光子頻率，所以b光的光子能量大于n=4和n=2間的能級差。n=5躍遷到n=3，n=3躍遷到n=2，n=4躍遷到n=3的能級差小于n=4和n=2的能級差。n=5和n=2間的能級差大于n=4和n=2間的能級差，故A正確，BCD錯誤。

故選A。

用國際單位制基本單位表示普朗克恒量h的單位，下列正確的是(

)A.J·s B.N·m C.kg·m2·【答案】C【解析】【分析】

本題主要考查單位制和量綱法，知道基本單位和導(dǎo)出單位是解題的關(guān)鍵，應(yīng)用物理公式進行單位的換算和推導(dǎo)方可正確解答。

【解答】

由F=ma可知力F的單位是kg·m/s2，由合外力做功的公式W=Flcosθ

可知，功的單位是kg·m2/s2，普朗克常量由E=hν

可知h=Eν，其中ν

是頻率，單位是1s

二、多選題（本大題共2小題，共分）(多選)2006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化．他們的出色工作被譽為是宇宙學(xué)研究進入精密科學(xué)時代的起點．下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是(????)A.一切物體都在輻射電磁波

B.一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)

C.黑體的熱輻射實質(zhì)上是電磁輻射

D.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說【答案】ACD【解析】【分析】

本題考查熱輻射的定義，什么是黑體輻射以及其特點，普朗克對黑體輻射的研究及提出的假說。屬于知識識記型考點，容易題。

一切物體都在輻射電磁波;一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān);普朗克在研究黑體輻射時最早提出了能量子假說。

【解答】

A.根據(jù)熱輻射的定義知，一切物體都在輻射電磁波，故A正確；

B.根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點知，一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān)，B錯誤；

CD.普朗克在研究黑體輻射時最早提出了能量子假說，他認為輻射或吸收的能量是一份一份的，每一份是一個能量子，黑體輻射實質(zhì)上是電磁輻射，C、D正確．

故選ACD。

如圖為氫原子能級圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干種不同頻率的光，則(????)

A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜

B.氫原子的能量是量子化的，各能級對應(yīng)的能量是特定的

C.頻率最小的光是由n=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)生的

D.大量處于【答案】BC【解析】【分析】

由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，故氫原子的能級是不連續(xù)的即是分立的；氫原子的能量是量子化的，各能級對應(yīng)的能量是特定的；根據(jù)hγ=En-Em，由n=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)生的光的頻率最??；大量處于n能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可產(chǎn)生Cn2種不同頻率的光子。

考查玻爾理論在高中階段要求層次較低，難度不大，涉及內(nèi)容較固定，只要掌握好波爾理論的內(nèi)容，即可解決這類問題。

【解答】

A.由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，而氫原子在不同的軌道上的能級En=?1n2??E1，故氫原子的能級是不連續(xù)的即是分立的，故A錯誤。

B.氫原子的能量是量子化的，各能級對應(yīng)的能量是特定的，即E=En-Em，故B正確。

C.頻率最小的光是由n=4能級躍遷到n=3三、計算題（本大題共2小題，共分）氦氖激光器發(fā)射波長為的單色光，試計算這種光的一個光子的能量為多少？若該激光器的發(fā)光功率為18?mW，則每秒發(fā)射多少個光子？【答案】解：光子的能量E=hν，而c=λν，所以E=hc因為發(fā)光功率已知，所以每秒發(fā)射額光子數(shù)為：N=PtE=答：這種光的一個光子的能量是3.14×10-19J；若該激光器的發(fā)光功率為18mW【解析】略

氫原子處于基態(tài)時，原子的能量為E1=-13.6eV，當處于n=3的激發(fā)態(tài)時，能量為E3=-1.51eV，則：

(1)當氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時，向外輻射的光子的波長是多少？

(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？

(3)若有大量的氫原子處于【答案】解：(1)根據(jù)能級之間能量差公式：△E=Em-En得：△E13=E3-E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV；

光子的能量與波長之間的關(guān)系：△E=hcλ

所以從n=3激發(fā)態(tài)躍遷到n=1發(fā)射光的波長：λ=hc△E=6.63×10-34×3×10812.09×1.6×10-19m=1.03×10-7m

(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使電子從第1能級躍遷到無限遠處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為：hγ=0-E1；